Experimental determination of the valence band offsets of ZnGeN2 and (ZnGe)0.94Ga0.12N2 with GaN
Experimental determination of the valence band offsets of ZnGeN2 and (ZnGe)0.94Ga0.12N2 with GaN
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ZnGeN2 和 (ZnGe)0.94Ga0.12N2 与 GaN 价带偏移的实验测定
DOI：
10.1088/1361-6463/abee45
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Zhao, Hongping
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Karim, Md Rezaul;Noesges, Brent A.;Jayatung, Benthara Hewage;Zhu, Menglin;Hwang, Jinwoo;Lambrecht, Walter R.;Brillson, Leonard J.;Kash, Kathleen;Zhao, Hongping
在ZnGeN 2/GaN异质界面上预测的具有约1.4 eV价带偏移的ii型交错带排列激发了新型带工程III-N/ZnGeN 2异质结构的器件设计，用于高性能光电子学的应用。本文报道了用x射线光发射光谱测定金属有机化学气相沉积（ZnGe） 1−x Ga 2x n2 （x= 0和0.06）与GaN之间的价带偏移。zngen2的价带比GaN高1.45 ~ 1.65 eV。这一结果与第一性原理密度泛函理论用局域密度近似计算的势分布和准粒子自洽GW计算的带边态相对于势的预测值吻合得很好。对于（ZnGe） 0.94 Ga 0.12 n2，该值为1.29 eV，比zngen2低10% ~ 20%。实验确定zngen2和GaN之间的大波段偏移为解决纯iii -氮化物结构和器件面临的挑战提供了有希望的替代解决方案。
A predicted type-II staggered band alignment with an approximately 1.4 eV valence band offset at the ZnGeN 2/GaN heterointerface has inspired novel band-engineered III-N/ZnGeN 2 heterostructure-based device designs for applications in high performance optoelectronics. We report on the determination of the valence band offset between metalorganic chemical vapor deposition grown (ZnGe) 1− x Ga 2x N 2, for x= 0 and 0.06, and GaN using x-ray photoemission spectroscopy. The valence band of ZnGeN 2 was found to lie 1.45–1.65 eV above that of GaN. This result agrees well with the value predicted by first-principles density functional theory calculations using the local density approximation for the potential profile and quasiparticle self-consistent GW calculations of the band edge states relative to the potential. For (ZnGe) 0.94 Ga 0.12 N 2 the value was determined to be 1.29 eV,∼ 10%–20% lower than that of ZnGeN 2. The experimental determination of the large band offset between ZnGeN 2 and GaN provides promising alternative solutions to address challenges faced with pure III-nitride-based structures and devices.
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